CN112595646B - 一种基于页岩地质参数的页岩储层质量分级装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于页岩地质参数的页岩储层质量分级装置，其包括机壳、烘干组件、抓取组件以及体积测量组件，其中，所述机壳的内部横向设置有隔热层，从而将机壳内部分割为上部的热流空间以及下部的恒温空间，所述烘干组件安装在热流空间中部，所述恒温空间的底部固定有体积测量组件，所述体积测量组件的上方设置有抓取组件，所述机壳的右侧设有中控台，所述恒温空间的底端中部安装有升降组件，用于对页岩层样品进行升降；所述隔热层的中部开设有圆形通孔，以便与升降组件的顶端相契合从而形成封闭的绝热空间；所述机壳上端两顶角处对称开设有通风口，且，左侧通风口内侧设置有导流风扇，以便加快恒温空间内部与外界的热量交换。
Description
技术领域
本发明属于分级装置技术领域，具体是一种基于页岩地质参数的页岩储层质量分级装置。
背景技术
页岩油气作为近年来新生的能源开采来源，从以往认为无法储集油气的生油层中进行油气资源的开发，在全球范围内具有广泛的前景，而与常规砂岩储层中的孔隙通道不同，页岩层中使用裂缝进行油气运移，裂缝既可以为页岩气提供聚集空间，也可为页岩气的生产提供运移通道，因此，页岩储层的孔隙度为储层质量的重要参数之一，通过对页岩层的孔隙度进行精确测量，并将其进行分类，对页岩储层的后续开采奠定了基础，然而据调查发现，目前现有的页岩储层质量分级装置往往存在以下问题：
1.通过将页岩储层样品移至各个独立的设备中逐步进行预处理，周期较长，操作繁琐，且随着时间的推移，样品在外界复杂环境的影响下，使得对样品的检测结果失真，从而导致对页岩储层的分级不准确；
2.在使用饱和溶液法测量样品孔隙体积时，直接通过抓取装置将伸入饱和溶液内部将样品取出，并直接对其进行称重，使得样品表面附着有多余饱和溶液，从而使得测量结果偏大；
3.在使用阿基米得原理对饱和页岩储层样品的体积进行测量时，直接通过读取位于试管中页岩储层样品排开液体体积的数值作为测量结果，在液体溢流至试管的过程中，会有少部分液体附着在管壁以及溅洒至试管壁上，从而导致误差变大，无法对页岩储层进行精确的分类。
因此，本领域技术人员提供了一种基于页岩地质参数的页岩储层质量分级装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于页岩地质参数的页岩储层质量分级装置，其包括机壳、烘干组件、抓取组件以及体积测量组件，其中，所述机壳的内部横向设置有隔热层，从而将机壳内部分割为上部的热流空间以及下部的恒温空间，所述烘干组件安装在热流空间中部，所述恒温空间的底部固定有体积测量组件，所述体积测量组件的上方设置有抓取组件，所述机壳的右侧设有中控台，所述恒温空间的底端中部安装有升降组件，用于对页岩层样品进行升降；
所述隔热层的中部开设有圆形通孔，以便与升降组件的顶端相契合从而形成封闭的绝热空间；
所述机壳上端两顶角处对称开设有通风口，且，左侧通风口内侧设置有导流风扇，以便加快热流空间内部与外界的热量交换。
进一步，作为优选，所述抓取组件包括螺纹杆、导向滑杆、螺纹套管、横板以及夹持爪，所述螺纹杆上通过螺纹啮合有螺纹套管，所述横板的一端固定在螺纹套管的一端，另一端滑动连接在导向滑杆上，所述横板的中部通过电动伸缩杆固定连接有夹持爪；
所述螺纹杆的右侧通过变频电机驱动转动，所述变频电机固定在机壳的右端。
进一步，作为优选，所述烘干组件包括高温加热灯、绝热套壳以及抽真空装置，所述绝热套壳内部侧壁上圆周均匀固定有多个高温加热灯，所述绝热套壳的内部设置有抽真空装置；
所述绝热套壳的外壁通过若干L形吊杆与机壳的顶壁相固定连接，且，所述绝热套壳为上端封闭下端开口结构。
进一步，作为优选，所述抽真空装置包括真空罩以及真空泵，所述真空罩的顶端安装有高压气管，且，所述高压气管向上延伸至机壳外部一端与真空泵相连通；
所述真空罩的底端为开口结构。
进一步，作为优选，所述升降组件包括升降架、支撑托盘以及微型称重仪一，所述升降架的顶端固定安装有支撑托盘，所述支撑托盘的中部设置有微型称重仪一；
所述支撑托盘的底端表面铺设有一层绝热棉；
所述支撑托盘的上端面上开设有一条封闭圆形槽，且所述圆形槽内填充有弹性密封圈。
进一步，作为优选，所述体积测量组件包括孔隙体积测量装置以及样品体积检测装置，其中，所述体积测量组件与孔隙体积测量装置中均含有相同浓度的饱和溶液；
所述样品体积检测装置包括内套桶一、外接壳一以及溢流容纳管，所述内套桶一的底端固定安装在外接壳一的中部，所述外接壳一的右侧设置有溢流容纳管；
所述内套桶一的右侧壁通过导流管与溢流容纳管相连通；
所述溢流容纳管的底部设置有微型称重仪二；
所述内套桶一为同底双层环形结构，且，所述内套桶一的侧壁底部安装有电磁阀一。
进一步，作为优选，所述孔隙体积测量装置包括内套桶二、外接壳二、微型称重仪三以及密封加压组件，其中，所述内套桶二的底端通过微型称重仪三与外接壳二相固定连接，所述内套桶二与外接壳二的顶部设置有密封加压组件；
所述内套桶二的结构与内套桶一的结构完全相同，且所述内套桶二的内侧桶壁的底部设置有电磁阀二。
进一步，作为优选，所述密封加压组件包括液压调节杆、步进电机、加压泵、密封门板以及支撑滑块，所述密封门板的左端转动连接在支撑滑块上，所述支撑滑块的底端与液压调节杆的输出端相固定连接，所述密封门板的上端面固定有加压泵，且，所述加压泵的加压管口贯穿至密封门板底部；
所述密封门板的左端面与步进电机的输出轴通过齿轮啮合传动，所述步进电机固定在支撑滑块的左侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本设备中设置有烘干组件以及体积测量组件，可对页岩储层样品进行真空烘干、加压浸润的预处理工作，且通过在中控台输入饱和溶液的密度，可直接得出该页岩储层样品的孔隙度，使得操作步骤更为简捷，结果更为精确，同时，在热流空间内还设置有导流风扇，在对页岩层样品进行烘干处理结束后，通过导流风扇使得热流空间内空气流速加快，加速内部空气与外界完成热交换，使得页岩层样品快速冷却，从而缩短检测周期，提高工作效率；
2.在孔隙体积测量装置中，在页岩储层样品完全浸润后，通过电磁阀二将部分饱和溶液排至内套桶二的夹层内，从而使得内桶的液面下降，然后通过抓取组件将样品夹起静置至不在有液滴下落后将其运送至样品体积检测装置中，样品浸润前后饱和溶液的差值即为样品的孔隙体积，相比于传统直接测量浸润后样品的重量而得出的结果误差更小；
3.在样品体积检测装置中，通过相内套桶一中加入超过溢流口的饱和溶液，对导流管以及溢流容纳管进行预先润湿处理，待导流管末端不再有液滴下落时将微型称重仪二的重量清零，然后在对样品的体积进行测量，避免了传统方式由于溶液附着以及溅洒而造成的误差，从而使得结果更精确，更有利于对页岩储层的质量分级。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中抓取组件的俯视图；
图3为本发明中烘干组件的结构示意图；
图4为本发明中孔隙体积测量装置的结构示意图；
图5为本发明中样品体积检测装置的结构示意图；
图6为本发明中导流风扇工作时热流空间内部空气流通示意图；
图中：1、机壳；2、烘干组件；3、抓取组件；4、体积测量组件；5、隔热层；6、密封门板；7、支撑滑块；8、升降组件；9、导流风扇；10、螺纹杆；11、导向滑杆；12、螺纹套管；13、横板；14、夹持爪； 15、高温加热灯；16、绝热套壳；17、抽真空装置；18、真空罩；19、真空泵；20、支撑托盘；21、微型称重仪一；22、升降架；23、孔隙体积测量装置；24、样品体积检测装置；25、中控台；26、内套桶一； 27、外接壳一；28、溢流容纳管；29、微型称重仪二；30、电磁阀； 31、微型称重仪三；32、内套桶二；33、外接壳二；34、密封加压组件；35、液压调节杆；36、步进电机；37、加压泵。
具体实施方式
请参阅图1，本发明实施例中，一种基于页岩地质参数的页岩储层质量分级装置，其包括机壳1、烘干组件2、抓取组件3以及体积测量组件4，其中，所述机壳1的内部横向设置有隔热层5，从而将机壳1内部分割为上部的热流空间以及下部的恒温空间，所述隔热层 5用于阻绝热流空间内的热量向恒温空间传递，防止体积测量组件中的饱和容易升温蒸发，影响检测结果，进而提高了本装置检测的精确性，所述烘干组件2安装在热流空间中部，所述恒温空间的底部固定有体积测量组件4，所述体积测量组件4的上方设置有抓取组件3，所述机壳1的右侧设有中控台25，所述恒温空间的底端中部安装有升降组件8，用于对页岩层样品进行升降；
所述隔热层5的中部开设有圆形通孔，以便与升降组件8的顶端相契合从而形成封闭的绝热空间；
所述机壳1上端两顶角处对称开设有通风口，且，左侧通风口内侧设置有导流风扇9，以便加快热流空间内部与外界的热量交换，在样品加热烘干结束后，在导流风扇9的引流作用下，使得热流空间内的空气流速加快，从而使得热流空间内的热空气更快地与外界空气完成热交换，加快样品冷却，缩短了检测周期，提高了工作效率。
参阅图2，本实施例中，所述抓取组件3包括螺纹杆10、导向滑杆11、螺纹套管12、横板13以及夹持爪14，所述螺纹杆10上通过螺纹啮合有螺纹套管12，所述横板13的一端固定在螺纹套管12的一端，另一端滑动连接在导向滑杆11上，所述横板13的中部通过电动伸缩杆固定连接有夹持爪14；
所述螺纹杆10的右侧通过变频电机驱动转动，所述变频电机固定在机壳1的右端，所述电动伸缩杆控制夹持爪14上下位移，以实现对样品的抓取，通过变频电机带动螺纹杆10转动，从而实现夹持爪14的横向移动，进而完成对样品的转移。
参阅图3，作为较佳的实施例，所述烘干组件2包括高温加热灯 15、绝热套壳16以及抽真空装置17，所述绝热套壳16内部侧壁上圆周均匀固定有多个高温加热灯15，所述绝热套壳16的内部设置有抽真空装置17；
所述绝热套壳16的外壁通过若干L形吊杆与机壳1的顶壁相固定连接，且，所述绝热套壳16为上端封闭下端开口结构；
在烘干组件2中通过抽真空装置17以及高温加热灯15对样品进行真空高温处理，以增加页岩层样品孔隙的坚固度，防止在后续的浸润中导致样品孔隙裂缝增大，影响检测结果，此中，需要注意的是，高温加热灯15对样品的加热温度为160℃。
本实施例中，所述抽真空装置17包括真空罩18以及真空泵19，所述真空罩18的顶端安装有高压气管，且，所述高压气管向上延伸至机壳1外部一端与真空泵19相连通；
所述真空罩18的底端为开口结构，以便与支撑托盘20上端面的圆形槽想配合形成密闭的空间，从而有利于抽真空工作的顺利进行。
本实施例中，所述升降组件8包括升降架22、支撑托盘20以及微型称重仪一21，所述升降架22的顶端固定安装有支撑托盘20，所述支撑托盘20的中部设置有微型称重仪一21；
所述支撑托盘20的底端表面铺设有一层绝热棉；
所述支撑托盘20的上端面上开设有一条封闭圆形槽，且所述圆形槽内填充有弹性密封圈。
本实施例中，所述体积测量组件4包括孔隙体积测量装置23以及样品体积检测装置24，其中，所述体积测量组件4与孔隙体积测量装置23中均含有相同浓度的饱和溶液；
所述样品体积检测装置24包括内套桶一26、外接壳一27以及溢流容纳管28，所述内套桶一26的底端固定安装在外接壳一27的中部，所述外接壳一27的右侧设置有溢流容纳管28，所述溢流容纳管28用于容纳页岩层样品排出的饱和溶液，并通过其底部的微型称重仪29从而测量出饱和页岩层样品的体积；
所述内套桶一26的右侧壁通过导流管与溢流容纳管28相连通；
所述溢流容纳管28的底部设置有微型称重仪二29；
所述内套桶一26为同底双层环形结构，且，所述内套桶一26的侧壁底部安装有电磁阀一30，通过电磁阀一30可使得内套桶一26 内的部分溶液流进其环形夹层内，从而使得内套桶一26的液面下降，以便抓取组件3对样品进行抓取的同时不接触溶液，进而提高检测结果的精确性。
参阅图5，作为较佳的实施例，所述孔隙体积测量装置23包括内套桶二32、外接壳二33、微型称重仪三31以及密封加压组件34，其中，所述内套桶二32的底端通过微型称重仪三31与外接壳二33 相固定连接，所述内套桶二32与外接壳二33的顶部设置有密封加压组件34；
所述内套桶二32的结构与内套桶一26的结构完全相同，且所述内套桶二32的内侧桶壁的底部设置有电磁阀二。
参阅图4，本实施例中，所述密封加压组件34包括液压调节杆 35、步进电机36、加压泵37、密封门板6以及支撑滑块7，所述密封门板6的左端转动连接在支撑滑块7上，所述支撑滑块的底端与液压调节杆35的输出端相固定连接，所述密封门板6的上端面固定有加压泵37，且，所述加压泵37的加压管口贯穿至密封门板6底部；所述密封门板6与内套桶二32以及外接壳二33可形成具有良好密封性的封闭空间，以便加压泵37对封闭空间进行加压，此中，需要注意的是，加压泵37为封闭空间内提供的压力为110MPa；
所述密封门板6的左端面与步进电机36的输出轴通过齿轮啮合传动，所述步进电机36固定在支撑滑块7的左侧,所述步进电机36 通过齿轮啮合传动可实现密封门板6的转动，通过与液压调节杆35 实现密封门板6的上下位移，在步进电机36与液压调节杆35的配合下实现密封门板6的开启与闭合。
具体地，首先将待检测页岩层样品放置到升降组件的承接托盘中部，控制升降组件向上升起，直至承接托盘与隔热层完全紧密贴合，紧接着同时启动真空泵和高温加热灯，对样品进行烘干处理，需要注意的是，烘干过程持续时间不少于45min，烘干结束后，启动导流风扇，然后控制升降架下移一段距离(使得真空罩脱离承接托盘即可)，对样品进行冷却，冷却完成后，升降组件下降至最低处，由抓取组件将样品输送至孔隙体积测量装置中，此中，孔隙体积测量装置中微型称重仪三的测量饱和溶液的初始质量为m1，密度为ρ，在抓取组件将样品下放至内套桶一的饱和溶液的过程中，由电动伸缩杆将样品缓缓下放，直至液面没过样品底部，将样品松开使其自由沉入内套桶一的底部，由密封加压组件对其中的样品进行密封加压，直至样品的孔隙中完全充满饱和溶液(此过程持续不少于50min)，密封组件泄压后打开密封门板以及电磁阀二，使得饱和溶液液面下降，静置1min 后由抓取组件将样品提起并继续静置直至样品底部无液滴落下，此时，孔隙体积测量装置中的剩余溶液的质量为m2,抓取组件将样品运送至样品体积检测装置中，在样品完全沉入溶液底部且液面稳定时，此时微型称重仪二的测量值为m3，开启电磁阀一，通过抓取组件将样品取出(取出步骤与孔隙体积测量装置中相同)，通过将饱和溶液密度输入至中控台中即可得出该样品的孔隙度，进而根据孔隙度对该样品进行质量分级；
本装置的测量原理：样品孔隙体积
样品饱和后体积
样品的孔隙度
上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于页岩地质参数的页岩储层质量分级装置，其包括机壳(1)、烘干组件(2)、抓取组件(3)以及体积测量组件(4)，其中，所述机壳(1)的内部横向设置有隔热层(5)，从而将机壳(1)内部分割为上部的热流空间以及下部的恒温空间，所述烘干组件(2)安装在热流空间中部，所述恒温空间的底部固定有体积测量组件(4)，所述体积测量组件(4)的上方设置有抓取组件(3)，所述机壳(1)的右侧设有中控台(25)，其特征在于：所述恒温空间的底端中部安装有升降组件(8)，用于对页岩层样品进行升降；
所述隔热层(5)的中部开设有圆形通孔，以便与升降组件(8)的顶端相契合从而形成封闭的绝热空间；
所述机壳(1)上端两顶角处对称开设有通风口，且左侧通风口内侧设置有导流风扇(9)，以便加快热流空间内部与外界的热量交换；
所述升降组件(8)包括升降架(22)、支撑托盘(20)以及微型称重仪一(21)，所述升降架(22)的顶端固定安装有支撑托盘(20)，所述支撑托盘(20)的中部设置有微型称重仪一(21)；
所述体积测量组件(4)包括孔隙体积测量装置(23)以及样品体积检测装置(24)，其中，所述体积测量组件(4)与孔隙体积测量装置(23)中均含有相同浓度的饱和溶液；
所述样品体积检测装置(24)包括内套桶一(26)、外接壳一(27)以及溢流容纳管(28)，所述内套桶一(26)的底端固定安装在外接壳一(27)的中部，所述外接壳一(27)的右侧设置有溢流容纳管(28)；
所述内套桶一(26)的右侧壁通过导流管与溢流容纳管(28)相连通；
所述溢流容纳管(28)的底部设置有微型称重仪二(29)；
所述内套桶一(26)为同底双层环形结构，且，所述内套桶一(26)的侧壁底部安装有电磁阀一(30)；
所述孔隙体积测量装置(23)包括内套桶二(32)、外接壳二(33)、微型称重仪三(31)以及密封加压组件(34)，其中，所述内套桶二(32)的底端通过微型称重仪三(31)与外接壳二(33)相固定连接，所述内套桶二(32)与外接壳二(33)的顶部设置有密封加压组件(34)；
所述内套桶二(32)的结构与内套桶一(26)的结构完全相同，且所述内套桶二(32)的内侧桶壁的底部设置有电磁阀二；
所述密封加压组件(34)包括液压调节杆(35)、步进电机(36)、加压泵(37)、密封门板(6)以及支撑滑块(7)，所述密封门板(6)的左端转动连接在支撑滑块(7)上，所述支撑滑块的底端与液压调节杆(35)的输出端相固定连接，所述密封门板(6)的上端面固定有加压泵(37)，且，所述加压泵(37)的加压管口贯穿至密封门板(6)底部；
所述密封门板(6)的左端面与步进电机(36)的输出轴通过齿轮啮合传动，所述步进电机(36)固定在支撑滑块(7)的左侧。
2.根据权利要求1所述的一种基于页岩地质参数的页岩储层质量分级装置，其特征在于：所述抓取组件(3)包括螺纹杆(10)、导向滑杆(11)、螺纹套管(12)、横板(13)以及夹持爪(14)，所述螺纹杆(10)上通过螺纹啮合有螺纹套管(12)，所述横板(13)的一端固定在螺纹套管(12)的一端，另一端滑动连接在导向滑杆(11)上，所述横板(13) 的中部通过电动伸缩杆固定连接有夹持爪(14)；
所述螺纹杆(10)的右侧通过变频电机驱动转动，所述变频电机固定在机壳(1)的右端。
3.根据权利要求1所述的一种基于页岩地质参数的页岩储层质量分级装置，其特征在于：所述烘干组件(2)包括高温加热灯(15)、绝热套壳(16)以及抽真空装置(17)，所述绝热套壳(16)内部侧壁上圆周均匀固定有多个高温加热灯(15)，所述绝热套壳(16)的内部设置有抽真空装置(17)；
所述绝热套壳(16)的外壁通过若干L形吊杆与机壳(1)的顶壁相固定连接，且，所述绝热套壳(16)为上端封闭下端开口结构。
4.根据权利要求3所述的一种基于页岩地质参数的页岩储层质量分级装置，其特征在于：所述抽真空装置(17)包括真空罩(18)以及真空泵(19)，所述真空罩(18)的顶端安装有高压气管，且，所述高压气管向上延伸至机壳(1)外部一端与真空泵(19)相连通；
所述真空罩(18)的底端为开口结构。
5.根据权利要求1所述的一种基于页岩地质参数的页岩储层质量分级装置，其特征在于：
所述支撑托盘(20)的底端表面铺设有一层绝热棉；
所述支撑托盘(20)的上端面上开设有一条封闭圆形槽，且所述圆形槽内填充有弹性密封圈。
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